Статьи 

Результаты реконструкции колонны стабилизации К-8 установок АВТ-6 и АТ-6

О.Н. Кашин, В.П. Гошкин, Л.А. Пильч (ООО "КИНЕФ", ЗАО "ПИРО")

Установки АВТ-6 и АТ-6 ООО ПО "Кириши­нефтеоргсинтез"включают в себя блоки стабилизации и вторичной ректификации бензинов (ВРБ), на которых получают фракции, используемые в дальнейшем в качестве сырья на установках изомеризации, риформинга, получения ароматики, газофракционирования и т.д.

Необходимость повышения качества указанных фракций потребовала от специалистов завода обследования, анализа, модернизации блоков стабилизации бензина и ВРБ.

В настоящем сообщении представлены результаты обследования и модернизации колонны стабилизации К-8 установок АВТ-6 и АТ-6(рис. 1 и рис. 2).

Рис. 1. Блок стабилизации установки АВТ-6:

1 — колонна стабилизации К-8;
2 — колонна К-3;
3 — колонна К-5

Существующие колонны К-8 были оборудованы 40-клапанными прямоточными тарелками с круглыми клапанами, из них 20 тарелок двухпоточных диаметром 2,8 м (установка АВТ-6), 20 тарелок двухпоточных диаметром 2,6 м (установка АТ-6) и 20 тарелок четырехпоточных диаметром 3,6 м (установка АВТ-6 и АТ-6).

Рис. 2. Блок стабилизации установки АТ-6:

1 — колонна стабилизации К-8;
2 — колонна К-3;
3 — колонна К-5

Проведенное в 1997 г. обследование колонн-стабилизаторов показало, что содержание углеводородов С₆ в пропан-бутановой фракции (ПБФ), отбираемой с верха
К-8, составило >2%. При этом с ПБФ терялось большое количество пентанов,которые составляют значительную часть фр. Н.К.-62 и Н.К.-85, что снижает их отбор от потенциала.

Кроме того, повышенное содержание в ПВФ углеводородов С₆ значительно увеличивало нагрузку на ГФУ, где в дальнейшем перерабатывали ПБФ. Несмотря на высокое содержание углеводородов С₆в ПБФ, концентрация н-бутанов в стабильном бензине была довольно высокой и составляла 0,7-0,8%, что значительно снижало температуру начала кипения фр. н.к.-62 и н.к.-85 и требовало повышенных флегмовых и паровых чисел в колоннахблока ВРБ для получения фр. н.к.-62 и н.к.-85, однако, и в этом случае до 8-10% фр. н.к.-62 терялось во фр. 62-105°С. Разработка рекомендаций по модернизации стабилизаторов К-8 с целью снижения содержания С₆ в ПБФ и С₄ в стабильном бензине была поручена ЗАО "ПИРО", где была проведена работа по моделированию существующих режимов работы колонн-стабилизаторов К-8 и проанализировано влияние различных параметров их работы на эффективность погоноразделения.

На рис. 3 показана зависимость содержания н-бутана в стабильном бензине от числа теоретических тарелок (эффективность их работы) в исчерпывающей части колонны. Данные для графика получены, исходя из постоянного количества орошения, постоянной температуры куба колонны и температуры сырья на входе в колонну.

Рис. 3. Влияние числа теоретических тарелок в исчерпывающей части стабилизатора на содержание н-бутана

Из анализа графика следует, что если принять содержание углеводородов С₄ в стабильном бензине на уровне 0,6%, то КПД тарелок в исчерпывающей части колонны составляет не более 0,3, т.е. 20 практических тарелок работали как 6 т.т. Такой низкий КПД можно объяснить физическим и моральным износом тарелок (срок службы более 20 лет), а так же тем фактом, что паровые и жидкостные нагрузки для тарелок лежали вне области их эффективной работы (по результатам гидравлического расчета).

Таким образом, для более качественной работы колонны-стабилизатора (содержание н-бутана менее 0,3%) необходимо обеспечить в исчерпывающей части колонны хотя бы 10 т.т., то есть при 20 реальных тарелках необходимо, чтобы их КПД был не менее 0,5.

На рис. 4 показана зависимость содержания углеводородов С₆ и выше в ПБФ от числа теоретических тарелок в укрепляющей части колонны. График построен при фиксированном расходе орошения, температуре сырья, нагрузке на горячую струю.

Рис. 4. Влияние числа теоретических тарелок в укрепляющей части стабилизатора на содержание углеводородов С₆в ПБФ

Полученные данные позволяют судить о том, что при работе стабилизатора до реконструкции, когда содержание углеводородов С₆ в ПБФ поддерживалось науровне 2%, КПД тарелок в укрепляющей части колонны находился на уровне 0,3, т.е. они работали крайне неэффективно. Для снижения содержания С₆,в ПБФ хотя бы до уровня 0,4% необходимо, чтобы при 20 реальных тарелках их КПД был не менее 0,5 (см. рис. 4).

На основании проведенного анализа в ЗАО"ПИРО" был разработан проект модернизации внутренних устройств колонн К-8, осуществлена их поставка и шеф-монтаж. Суть проекта заключалась в полной замене существующих тарелок (включая опорные, приварные элементы, переливы и т.д.) на клапанные трапециевидные с оптимально выбранным живым сечением для прохода паров и жидкости по высоте колонны. Последнее условие является очень важным, так как обеспечивает работу тарелок в области эффективных нагрузок,т.е. с высоким КПД (не ниже 0,5). Проект модернизации разрабатывался с учетом максимальной нагрузки по бензину 250 м³/ч и минимальной 120 м³/ч.

После реконструкции стабилизаторов установок АТ-6, АВТ-6 наблюдались следующие изменения в работе данных колонн. Стало возможноменять содержание пентанов в ПБФ от 4,6 до 30,8% в зависимости от требовании к качеству и выводить их с ПБФ или с фр. н.к.-62°С.

До реконструкции содержание компонентов С₆ и выше в ПБФ достигало 4%. После реконструкции углеводороды С₆ отсутствуют и в отгоне. Одновременно увеличилось количество фр. н.к.-62, выводимой с верха К-3 до 16,4-17%, вместо 12,8-14% до реконструкции. Качество сырья и стабильного бензина колонны стабилизации К-8 до и после реконструкции приведено в таблице.

После реконструкции помимо увеличения отбора фр.н.к.-62°С, отмечено повышение температуры начала кипения данный фракции с 29-32°С до 36-38°С. Как видно из таблицы, данное изменение фракционного состава объясняется пяти-шестикратным снижением содержания бутанов в стабильном бензине.

Данные обследования подтвердили высокую эффективность погоноразделения конструкций внутренних устройств стабилизатора, разработанных ЗАО "ПИРО". КПД установленных тарелок составляет не менее 0,6-0,75.

Реконструкция колони-стабилизаторов обеспечила увеличение выхода фр. н.к.-62°С с заметным улучшением качества данного продукта, повысилась управляемость колонны, появилась возможность в широком диапазоне регулировать качество получаемых продуктов.

Окупаемость от замены внутренних устройств в стабилизаторе составила ~0,7 года.

Состав сырья и стабильного бензина колонны-стабилизатора К-8